本實用新型涉及一種超負荷檢測和報警裝置，尤其是一種基于壓電傳感器的高速公路、橋梁超負荷檢測和報警裝置。

背景技術(shù)：

高速公路、橋梁在設(shè)計建造時均有荷載標準，盲目超載將極大縮短高速公路和橋梁的使用壽命，還帶來嚴重的安全隱患，因而車輛運輸荷載應(yīng)當符合荷載標準。但是隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，國內(nèi)汽車車輛種類越加繁多，各類轎車、客車、貨車、牽引車、特種車、專用汽車、越野車不計其數(shù)，每種車的荷載都不一樣，急需一種快速安全的檢測裝置對高速公路、橋梁上的運輸車輛荷載情況進行實時監(jiān)測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種基于壓電傳感器的高速公路、橋梁超負荷檢測和報警裝置，該裝置可以檢測車輛是否超過設(shè)定負荷并觸發(fā)報警系統(tǒng)，還具有結(jié)構(gòu)簡單、便于維護、成本較低的特點。

本實用新型提供的技術(shù)方案是：

基于壓電傳感器的高速公路、橋梁超負荷檢測報警裝置，其特征在于：包括平行布置的基板和承力頂板、安裝在基板頂面的至少兩個壓電傳感器、固定在承力頂板底面并與壓電傳感器一一對應(yīng)的觸發(fā)壓塊、安裝在基板與承力頂板之間的至少兩個彈簧、引導(dǎo)承力頂板相對于基板上下滑動的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)以及與壓電傳感器電連接的報警系統(tǒng)。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括固定在承力頂板上的上引導(dǎo)槽以及固定在基板上的下引導(dǎo)槽，所述上引導(dǎo)槽由垂懸固定在承力頂板四周的上邊框組成，所述下引導(dǎo)槽由固定在基板四周的下邊框組成，下邊框與上邊框間隙配合，使得上邊框可以相對下邊框滑動，對承力頂板進行導(dǎo)向。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)還包括固定在下邊框內(nèi)的支撐板以及垂懸固定在承力頂板底面的至少兩個導(dǎo)向螺桿，導(dǎo)向螺桿向下穿過支撐板上開設(shè)的導(dǎo)向孔從而承力頂板進行導(dǎo)向。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)向螺桿上安裝有兩個限位螺母，兩個限位螺母分別位于支撐板的上側(cè)和下側(cè)。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括固定在下邊框內(nèi)的支撐板以及垂懸固定在承力頂板底面的至少四個導(dǎo)向螺桿，導(dǎo)向螺桿向下穿過支撐板上開設(shè)的導(dǎo)向孔從而承力頂板進行導(dǎo)向。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)向螺桿上安裝有兩個限位螺母，兩個限位螺母分別位于支撐板的上側(cè)和下側(cè)。

作為優(yōu)選，所述壓電傳感器連接有一感應(yīng)桿，該感應(yīng)桿與所述觸發(fā)壓塊上下對應(yīng)，觸發(fā)壓塊接觸到感應(yīng)壓桿時，壓電傳感器輸出信號至報警系統(tǒng)。

作為優(yōu)選，所述壓電傳感器連接有一感應(yīng)桿，該感應(yīng)桿穿過支撐板上開設(shè)的通孔后與所述觸發(fā)壓塊上下對應(yīng)，觸發(fā)壓塊接觸到感應(yīng)壓桿時，壓電傳感器輸出信號至報警系統(tǒng)。

作為優(yōu)選，所述承力頂板以及基板均為剛性板。

作為優(yōu)選，所述承力頂板以及基板均設(shè)有由縱橫交錯的加強筋構(gòu)成的剛性支架。

本實用新型有益效果是：本實用新型在安裝時可以參考路面減速帶，整個裝置沿著道路的寬度方向布置，整體埋入地基中，承力頂板略微高出路面，當車輛經(jīng)過時承力頂板下沉，下沉一定程度時觸發(fā)壓電傳感器報警，整體安裝方便，結(jié)

構(gòu)簡單，使用和維護方便，成本低廉，具有較好的市場前景。

附圖說明

圖1是本實用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖，對本實用新型作進一步說明，但本實用新型并不局限于以下實施例。

實施例1：

如圖2所示，基于壓電傳感器的高速公路、橋梁超負荷檢測報警裝置，包括水平布置且相互平行伸展的基板11和承力頂板9、安裝在基板頂面的一組壓電傳感器、固定在承力頂板底面并與壓電傳感器5一一對應(yīng)的一組觸發(fā)壓塊4、安裝在基板與承力頂板之間的一組兩個彈簧3、引導(dǎo)承力頂板相對于基板上下滑動的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)以及通過導(dǎo)線與壓電傳感器電連接的報警系統(tǒng)10(優(yōu)選聲光報警裝置，可外購獲得)。

一般地，壓電傳感器在基板上均勻排列，數(shù)量在兩個以上，最好是基板的兩端以及中間部位均有壓電傳感器，條件允許時，可以在基板的四角以及中間分別設(shè)置壓電傳感器。彈簧的布置方式與壓電傳感器相同，可以根據(jù)荷載標準選擇不同彈性系數(shù)的彈簧以及彈簧數(shù)量，條件允許時，可以在基板的四角以及中間分別設(shè)置彈簧。這樣可以使車輛經(jīng)過時，承力頂板兩端的彈簧可以同步變形，避免承力頂板出現(xiàn)一邊高一邊低的情況，影響檢測準確性。

所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的作用在于對承力頂板前后左右進行限位，進一步避免頂板出現(xiàn)一邊高一邊低的情況。該導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括固定在承力頂板上的上引導(dǎo)槽以及固定在基板上的下引導(dǎo)槽。所述上引導(dǎo)槽由垂懸固定在承力頂板四周的上邊框1組成(上邊框與承力頂板最好一體成型，形成一個開口朝下的上殼體)，所述下引導(dǎo)槽由固定在基板四周的下邊框2組成(下邊框與基板最好一體成型，形成一個開口朝上的下殼體)，下邊框與上邊框間隙配合，使得上邊框可以相對下邊框滑動(上殼體的開口稍稍大于下殼體的開口，使得上殼體開口部位的內(nèi)壁可以沿著下殼體開口部位的外壁表面滑動)，對承力頂板進行導(dǎo)向。下邊框與上邊框配合后(上殼體與下殼體配合后)，連同基板、承力頂板一起形成一個接近封閉的空腔，外界的塵土、雨水難以進入該空腔內(nèi)，從而保護空腔內(nèi)的壓電傳感器、彈簧等部件。

更進一步的，所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)還可以設(shè)置固定在下邊框內(nèi)的支撐板12以及垂懸固定在承力頂板底面的至少兩個導(dǎo)向螺桿7(可以通過焊接或者螺母的形式固定)。推薦采用四個以上的導(dǎo)向螺桿，分布在承力頂板的四角以及中間部位均，導(dǎo)向螺桿向下穿過支撐板上開設(shè)的導(dǎo)向孔從而承力頂板進行導(dǎo)向。所述導(dǎo)向螺桿上安裝有兩個限位螺母8，兩個限位螺母分別位于支撐板的上側(cè)和下側(cè)。導(dǎo)向螺桿可以使承力頂板的運動更加穩(wěn)定，兩端的運動更加平衡。并且，限位螺母可以限制承力頂板的行程，例如，上側(cè)的限位螺母可以避免承力頂板過度下降造成觸發(fā)壓塊損壞壓電傳感器，下側(cè)的限位螺母可以避免導(dǎo)向螺桿從支撐板脫離，還可以避免承力頂板過度上升造成上邊框與下邊框脫離、錯位。所述彈簧的下端可以抵靠在基板上，或者抵靠在支撐板上。

一般地，為了縮短觸發(fā)行程，避免承力頂板過于向下滑動而導(dǎo)致路面不平坦，影響車輛行走，所述壓電傳感器的頂部連接有一感應(yīng)桿6，該感應(yīng)桿穿過支撐板上開設(shè)的通孔后與所述觸發(fā)壓塊上下對應(yīng)，觸發(fā)壓塊接觸到感應(yīng)壓桿時，壓電傳感器輸出信號至報警系統(tǒng)。

顯然，所述承力頂板、基板以及支撐板均為剛性板，可以采用鋼板制作。為了進一步增加剛性，所述承力頂板、基板以及支撐板均設(shè)有由縱橫交錯的加強筋構(gòu)成的剛性支架，承力頂板、基板以及支撐板以蒙皮的形式固定連接在剛性支架的表面。

實施例2：

基于壓電傳感器的高速公路、橋梁超負荷檢測報警裝置，包括水平布置且相互平行伸展的基板和承力頂板、安裝在基板頂面的一組壓電傳感器、固定在承力頂板底面并與壓電傳感器一一對應(yīng)的一組觸發(fā)壓塊、安裝在基板與承力頂板之間的一組兩個彈簧、引導(dǎo)承力頂板相對于基板上下滑動的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)以及通過導(dǎo)線與壓電傳感器電連接的報警系統(tǒng)。

一般地，壓電傳感器在基板上均勻排列，數(shù)量在兩個以上，最好是基板的兩端以及中間部位均有壓電傳感器，條件允許時，可以在基板的四角以及中間分別設(shè)置壓電傳感器。彈簧的布置方式與壓電傳感器相同，可以根據(jù)荷載標準選擇不同彈性系數(shù)的彈簧以及彈簧數(shù)量，條件允許時，可以在基板的四角以及中間分別設(shè)置彈簧。這樣可以使車輛經(jīng)過時，承力頂板兩端的彈簧可以同步變形，避免承力頂板出現(xiàn)一邊高一邊低的情況，影響檢測準確性。

所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的作用在于對承力頂板前后左右進行限位，進一步避免頂板出現(xiàn)一邊高一邊低的情況。該導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括固定在承力頂板上的上引導(dǎo)槽以及固定在基板上的下引導(dǎo)槽，所述上引導(dǎo)槽由垂懸固定在承力頂板四周的上邊框組成(上邊框與承力頂板最好一體成型)，所述下引導(dǎo)槽由固定在基板四周的下邊框組成(下邊框與基板最好一體成型)，下邊框與上邊框間隙配合，使得上邊框可以相對下邊框滑動，對承力頂板進行導(dǎo)向。下邊框與上邊框配合后，連同基板、承力頂板一起形成一個接近封閉的空腔，外界的灰塵、雨水難以進入該空腔內(nèi)，從而保護空腔內(nèi)的壓電傳感器、彈簧等部件。

一般地，為了縮短觸發(fā)行程，避免承力頂板過于向下滑動而導(dǎo)致路面不平坦，影響車輛行走，所述壓電傳感器的頂部連接有一感應(yīng)桿，該感應(yīng)桿與所述觸發(fā)壓塊上下對應(yīng)，觸發(fā)壓塊接觸到感應(yīng)壓桿時，壓電傳感器輸出信號至報警系統(tǒng)。

顯然，所述承力頂板以及基板均為剛性板，可以采用鋼板制作。為了進一步增加剛性，所述承力頂板以及基板均設(shè)有由縱橫交錯的加強筋構(gòu)成的剛性支架，承力頂板以及基板以蒙皮的形式連接在剛性支架的表面。

實施例3：

基于壓電傳感器的高速公路、橋梁超負荷檢測報警裝置，包括水平布置且相互平行伸展的基板和承力頂板、安裝在基板頂面的一組壓電傳感器、固定在承力頂板底面并與壓電傳感器一一對應(yīng)的一組觸發(fā)壓塊、安裝在基板與承力頂板之間的一組兩個彈簧、引導(dǎo)承力頂板相對于基板上下滑動的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)以及通過導(dǎo)線與壓電傳感器電連接的報警系統(tǒng)。

一般地，壓電傳感器在基板上均勻排列，數(shù)量在兩個以上，最好是基板的兩端以及中間部位均有壓電傳感器，條件允許時，可以在基板的四角以及中間分別設(shè)置壓電傳感器。彈簧的布置方式與壓電傳感器相同，可以根據(jù)荷載標準選擇不同彈性系數(shù)的彈簧以及彈簧數(shù)量，條件允許時，可以在基板的四角以及中間分別設(shè)置彈簧。這樣可以使車輛經(jīng)過時，承力頂板兩端的彈簧可以同步變形，避免承力頂板出現(xiàn)一邊高一邊低的情況，影響檢測準確性。

所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的作用在于對承力頂板前后左右進行限位，進一步避免頂板出現(xiàn)一邊高一邊低的情況。所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括設(shè)置固定在下邊框內(nèi)的支撐板以及垂懸固定在承力頂板底面的至少兩個導(dǎo)向螺桿(可以通過焊接或者螺母的形式固定)。推薦采用四個以上的導(dǎo)向螺桿，分布在承力頂板的四角以及中間部位均，導(dǎo)向螺桿向下穿過支撐板上開設(shè)的導(dǎo)向孔從而承力頂板進行導(dǎo)向。所述導(dǎo)向螺桿上安裝有兩個限位螺母，兩個限位螺母分別位于支撐板的上側(cè)和下側(cè)。導(dǎo)向螺桿可以使承力頂板的運動更加穩(wěn)定，兩端的運動更加平衡。并且，限位螺母可以限制承力頂板的行程，例如，上側(cè)的限位螺母可以避免承力頂板過度下降造成觸發(fā)壓塊損壞壓電傳感器，下側(cè)的限位螺母可以避免導(dǎo)向螺桿從支撐板脫離。所述彈簧的下端可以抵靠在基板上，或者抵靠在支撐板上。

一般地，為了縮短觸發(fā)行程，避免承力頂板過于向下滑動而導(dǎo)致路面不平坦，影響車輛行走，所述壓電傳感器的頂部連接有一感應(yīng)桿，該感應(yīng)桿穿過支撐板上開設(shè)的通孔后與所述觸發(fā)壓塊上下對應(yīng)，觸發(fā)壓塊接觸到感應(yīng)壓桿時，壓電傳感器輸出信號至報警系統(tǒng)。

顯然，所述承力頂板、基板以及支撐板均為剛性板，可以采用鋼板制作。為了進一步增加剛性，所述承力頂板、基板以及支撐板均設(shè)有由縱橫交錯的加強筋構(gòu)成的剛性支架，承力頂板、基板以及支撐板以蒙皮的形式固定連接在剛性支架的表面。

如圖1所示，本實用新型的上述三個實施例中，基板與承力頂板一般為矩形，寬度優(yōu)選20-30cm，基板與承力頂板之間的距離優(yōu)選15-20cm，長度可根據(jù)路面寬度設(shè)定。本實用新型中的報警系統(tǒng)可以采用現(xiàn)有技術(shù)，在此不做詳細介紹。

本實用新型的工作原理是：施工時，整體埋入路基中，上表面可略高出路面如同減速帶一樣，為了降低車輛剛駛上承力頂板時的沖擊力，承力頂板寬度方向的兩側(cè)邊沿可以制有斜面或弧面，從而與地面順利過渡。當車輛駛過，承力頂板受車輛重力作用后壓縮彈簧，彈簧產(chǎn)生形變，觸發(fā)壓塊隨承力頂板下降，如車輛荷載未超出設(shè)定負荷時，觸發(fā)壓塊不會接觸壓電傳感器，報警系統(tǒng)不會報警，表示該車輛未超出高速公路、橋梁的荷載；如車輛荷載超出設(shè)定負荷時，觸發(fā)壓塊下降后會接觸壓電傳感器的感應(yīng)桿，壓電傳感器產(chǎn)生信號輸出，報警系統(tǒng)發(fā)出警報，表示該車輛超出高速公路、橋梁的荷載。

最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的具體實施例。顯然，本實用新型不限于以上實施例，還可以有很多變形。例如，本實用新型中的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)還可以采用導(dǎo)軌滑塊的形式，或者光軸滑塊的形式，等等；所述壓電傳感器也可以替換成其它形式的傳感器元件，例如位移傳感器、距離傳感器、光纖光柵傳感器，等等；承力頂板的頂面可以設(shè)置保護層，等等。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實用新型公開的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本實用新型的保護范圍。